沖擊地壓理論與技術(shù)653培訓(xùn)

1、沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),沖擊地壓理論及技術(shù),2008年5月,沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),提 綱,1 基本概念 2 基本理論 3 沖擊地壓預(yù)測與防治技術(shù) 4 沖擊地壓實例,沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),1 基本概念,沖擊地壓 沖擊傾向性 沖擊危險性 沖擊地壓、巖爆、礦震 沖擊地壓預(yù)測 沖擊地壓防治,沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),沖擊地壓: 礦山井巷和采場周圍煤巖體由于變形能釋放而產(chǎn)生的以突然、急劇、猛烈的破壞為特征的動力現(xiàn)象。 礦山壓力現(xiàn)象，特殊的礦山壓力現(xiàn)象。 沖擊地壓、頂板大面積來壓、巖爆、礦震、煤與瓦斯突出、地表突然塌陷等現(xiàn)象，由于其發(fā)生過程突然，且具有典型的動力特征，通常

2、情況下，統(tǒng)稱為礦山動力現(xiàn)象。,沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),巷道沖擊地壓描述,沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),沖擊地壓、巖爆、礦震,沖擊地壓：煤巖體在高應(yīng)力作用下產(chǎn)生的動力破壞現(xiàn)象。 巖 爆：高地應(yīng)力下硬脆性圍巖因彈性應(yīng)變能突然釋放 而產(chǎn)生的爆裂、剝落、彈射甚至拋擲。 礦 震：采礦活動而引起的誘發(fā)地震。,既有聯(lián)系，又有顯著差異 震級、烈度、震源 分級分類：應(yīng)以破壞為主,失穩(wěn)、 破壞、 過程、 局部性,沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),巖爆現(xiàn)象描述,沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),沖擊傾向性 沖擊危險性 沖擊地壓預(yù)測 沖擊地壓防治 不是單一的概念！,沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),沖擊地壓發(fā)生機

3、理 強度理論、能量理論、沖擊傾向性理論、變形系統(tǒng)失穩(wěn)理論、三準(zhǔn)則理論、三因素理論等等。 沖擊地壓基礎(chǔ)理論 現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論突變理論、混沌理論 現(xiàn)代力學(xué)理論斷裂與損傷、彈塑性力學(xué),2 基本理論,沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),“三因素”理論,內(nèi)在因素（沖擊傾向性） 力源因素（采動應(yīng)力集中） 結(jié)構(gòu)因素（弱面軟層結(jié)構(gòu)） 結(jié)構(gòu)因素是三因素理論的關(guān)鍵所在!,沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),組合煤巖的摩擦滑動失穩(wěn)實驗 巖石材料的摩擦滑動性狀：兩種滑動特性，即穩(wěn)定滑動和粘滑 實際發(fā)生沖擊地壓的煤巖體 ：“三硬”結(jié)構(gòu) ，且在頂板與煤層之間存在著一層較薄的粉狀軟煤 實際沖擊地壓多發(fā)生在斷層、背向斜構(gòu)造及煤層變薄帶附

4、近 沖擊后主要表現(xiàn)為煤體的沖出,沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),三種試樣 砂巖砂巖 砂巖煤 煤煤試樣,三種試樣示意圖,沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),砂巖砂巖試樣摩擦滑動曲線,砂巖煤試樣摩擦滑動曲線,煤煤試樣摩擦滑動曲線,分析結(jié)果： 砂巖煤試樣： 粘滑現(xiàn)象 砂巖砂巖 煤煤試樣： 穩(wěn)定滑動狀態(tài),沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),（a）組合模型；（b）、（c）組合模型承壓破壞的狀況 組合模型破壞前后的狀況,沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),某礦煤的動態(tài)破壞時間曲線,某礦煤的沖擊能量曲線,某礦煤的彈性能量曲線對比,沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),沖擊地壓預(yù)測 采用具體的方法和裝備預(yù)測何時何地會不會發(fā)生沖

5、擊地壓，破壞性如何？ 采動應(yīng)力監(jiān)測、鉆屑法、地音與微震、電磁輻射等 沖擊地壓防治 對具有沖擊危險的區(qū)域?qū)嵤┚唧w措施以降低沖擊危險性。 合理開拓布置、保護層開采、煤巖層注水、煤層卸載爆、深孔斷頂爆破等。,3 沖擊地壓預(yù)測與防治,沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),4.1 華豐煤礦巨厚砂礫巖堅硬頂板沖擊地壓 華豐煤礦沖擊地壓主要發(fā)生在4層煤，四層煤的單軸抗壓強度為21.75MPa，其直接頂為49 m的粉砂巖，單軸抗壓強度為69.6 MPa，單軸抗拉強度為3.81 MPa。老頂總厚度為78 m，其中第一分層22 m，為中細和中粗砂巖，第二分層厚56 m，為中細砂巖。老頂之上為70 m泥巖和紅土層，紅土層

6、之上為500 m以上的堅硬砂礫巖。 經(jīng)實驗室測定，華豐煤礦4層煤的動態(tài)破壞時間DT為3046ms，彈性能量指數(shù)為1016，沖擊能量指數(shù)為4.95.1，頂板巖層的彎曲能量指數(shù)為49KJ。即4層煤具有嚴(yán)重的沖擊傾向性，頂板巖層具有中等沖擊傾向性。,4 沖擊地壓實例,沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),華豐“3.11”沖擊事故平面圖,沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),4.2 深部開采非堅硬頂板條件沖擊地壓 隨著厚及特厚煤層的綜采放頂煤、大采高等高強度開采技術(shù)的推廣應(yīng)用，發(fā)生沖擊地壓礦井的煤巖層結(jié)構(gòu)發(fā)生了一定的改變，即不僅在堅硬頂板條件下發(fā)生沖擊地壓，而且在非堅硬頂板條件下也相繼發(fā)生沖擊地壓災(zāi)害，甚至由此引

7、發(fā)更為嚴(yán)重的瓦斯或煤塵爆炸災(zāi)害。 例如， 2003年淮北蘆嶺煤礦“5.13”因頂板沖擊引起采空區(qū)瓦斯噴出導(dǎo)致瓦斯爆炸事故，2004年陜西陳家山煤礦 “11.28”綜放開采自然發(fā)火引發(fā)瓦斯爆炸事故，2005年遼寧孫家灣煤礦“2.14” 綜放開采引發(fā)礦震導(dǎo)致的瓦斯爆炸事故。,沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),孫家灣”2.14”事故,背向斜,沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),不同采法條件下初采期間工作面超前支承壓力分布規(guī)律曲線,沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),不同采法條件下正常推采期間工作面超前支承壓力分布規(guī)律曲線,沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),非堅硬頂板條件下沖擊地壓發(fā)生 由于開采深度較大，應(yīng)力水平

8、相對較高，發(fā)生沖擊地壓的應(yīng)力條件較淺部開采時容易滿足； 即使頂板為非堅硬頂板，但由于煤層所具有的沖擊傾向性等，本身就具備了發(fā)生沖擊地壓的潛在危險； 不同開采方法使煤巖體的采動條件不同，但綜放開采和大采高開采由于煤巖體中的應(yīng)力集中程度相對有所降低，且應(yīng)力峰值位置更靠近煤體深部，更有利于防止沖擊地壓的發(fā)生和降低沖擊所造成的破壞； 相同開采深度和煤巖層條件下，分層開采發(fā)生沖擊危險性更大，沖擊地壓災(zāi)害的破壞性更加嚴(yán)重。,沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),4.3 急傾斜特厚煤層開采沖擊地壓 華亭煤礦開采10號煤層，煤層傾角45，平均厚度51.51m，走向長度1200m，屬急傾斜特厚易燃煤層。 10號煤層偽頂巖性為碳質(zhì)泥巖及砂巖，賦存不穩(wěn)定；直接頂為砂巖或粉砂巖，厚度1.2619.5m，易垮落，塊度大；老頂為粉砂巖及細砂巖；煤層底板為泥質(zhì)膠結(jié)的中-細砂巖。 礦井地質(zhì)構(gòu)造簡單，無大的褶曲和斷層。 2004年6月8日11時30分，在509回風(fēng)順槽掘進工作面發(fā)生了嚴(yán)重的沖擊地壓事故，在距掘進工作面120m范圍內(nèi)的巷道受到?jīng)_擊破壞 。,沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),“6.8”動壓事故位置示意圖,巷道破壞后素描,沖擊地壓理論與技術(shù)-653培訓(xùn),炮孔布置示意圖,（a）垂直工作面推進方向,（b）沿工作面推進方向,